Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 132 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 132 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

132 = 128 + 4

= 1⋅128 + 0⋅64 + 0⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 132 = (1000.0100)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (10.1001)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(10.1001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32= 41

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (10.1001)2 = 41

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 120 und 108.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

120
= 2 ⋅ 60
= 2 ⋅ 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5

108
= 2 ⋅ 54
= 2 ⋅ 2 ⋅ 27
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 3

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt sowohl in 120 als auch 108 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 120 als auch 108 insgesamt 1 mal vor)

Da 2 ⋅ 2 ⋅ 3 = 12 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 12 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 120 und 108 ist somit :
ggT(120,108) = 12

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 22 und 25.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

22
= 2 ⋅ 11

25
= 5 ⋅ 5

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2(die 2 kommt in 22 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 5 ⋅ 5(die 5 kommt in 25 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 11(die 11 kommt in 22 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 11 = 550 sind nun alle Primteiler von 22 und alle Primteiler von 25 enthalten. Also ist 550 ein Vielfaches von 22 und 25. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 22 oder 25 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 22 und 25 ist somit :
kgV(22,25) = 550

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 375 und 90.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 375 und 90

=>375 = 4⋅90 + 15
=>90 = 6⋅15 + 0

also gilt: ggt(375,90)=15

Binär und Hexdezimal aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 165 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 165 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

165 = 128 + 37
= 128 + 32 + 5
= 128 + 32 + 4 + 1

= 1⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 165 = (1010.0101)2

Um die Zahl 165 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:

Theoretisch könnte man 165 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.

Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1010)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 10 = (A)16

(0101)2 = 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 5 = (5)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1010.0101)2 = (A5)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Gib alle Teiler von 56 an:

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Wir suchen alle Teiler von 56. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 56 ist, teilen wir 56 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 56 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 56, denn 56 = 1 ⋅ 56, also ist auch 56 ein Teiler.

2 ist Teiler von 56, denn 56 = 2 ⋅ 28, also ist auch 28 ein Teiler.

3 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 3 ⋅ 18 + 2.

4 ist Teiler von 56, denn 56 = 4 ⋅ 14, also ist auch 14 ein Teiler.

5 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 5 ⋅ 11 + 1.

6 ist kein Teiler von 56, denn 56 = 6 ⋅ 9 + 2.

7 ist Teiler von 56, denn 56 = 7 ⋅ 8, also ist auch 8 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 8 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 56:
1, 2, 4, 7, 8, 14, 28, 56

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 115⬜ sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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1. Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.

Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also 5⬜.

Bei den 50er-Zahlen muss ja 2 oder 6 an der Einerstelle stehen, weil eben nur 52, 56 durch 4 teilbar sind.

2. Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

2: Dann wäre die Zahl 1152, für die Quersumme gilt dann: 1 + 1 + 5 + 2 = 9, also durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 1156, für die Quersumme gilt dann: 1 + 1 + 5 + 6 = 13, also nicht durch 3 teilbar.

Die einzige mögliche Ziffer ist also 2.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 54 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 54 bilden:

2 + 52 = 54, dabei ist 52 aber keine Primzahl

3 + 51 = 54, dabei ist 51 aber keine Primzahl

5 + 49 = 54, dabei ist 49 aber keine Primzahl

7 + 47 = 54, dabei ist 47 auch eine Primzahl

7 und 47 wären also zwei Primzahlen mit 7 + 47 = 54

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 120 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 120 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

120
= 2 ⋅ 60
= 2 ⋅ 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5